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选用液体涡轮流量计时须考虑的10个要点
发布时间:2018-10-24 阅读:79
液体涡轮流量计广泛用于石油、化工、冶金、供水、造纸等行业,是流量计量和节能的理想仪表。是基于力矩平衡原理,属于速度式流量仪表。传感器具有结构简单、轻巧、精度高、复现性好、反应灵敏,安装维护使用方便等特点。其原理是流体流经传感器壳体,由于叶轮的叶片与流向有一定的角度,流体的冲力使叶片与具有转动力矩,克服摩擦力矩和流体阻力之后叶片旋转,在力矩平衡后转速稳定,在一定的条件下,转速与流速成正比,由于叶片有导磁性,它处于信号检测器(由永久磁钢和线圈组成)的磁场中,旋转的叶片切割磁力线,周期性的改变着线圈的磁通量,从而使线圈两端感应出电脉冲信号,此信号经过放大器的放大整形,形成有一定幅度的连续的矩形脉冲波,可远传至显示仪表,显示出流体的瞬时流量或总量。仪表的正确选用尤为重要,下面,我们来详细介绍下选用液体涡轮流量计时须考虑的10个要点。
1、精确度
一般说来,选用TUF主要是看中其高精确度。目前TUF的精确度大致为液体:国际市场为±0.15%R,±0.2%R,±0.5%R和±1%R,国内定型产品为±0.5%R和±1%R;气体:国际市场为±0.5%R和±1%R,国内为±1%R和±1.5%R,以上精确度指范围度为6:1或10:1。若干涡轮流量传感器典型参数如表1所示。精确度除与本身产品质量有关外,还与使用条件密切相关。若缩小范围度可提高精确度;特别是作为标准表法流量标准装置的标准流量计,若定点使用,精确度可大为提高。
2、流量范围的选择流量计精确度愈高,对现场使用条件的变化就越敏感,要想保持其高精度,需要对仪表系数特别的处理。一种处理方法就是所谓仪表系数浮动处理法。即由现场以下条件实时进行处理:a)粘度受温度的影响;b)密度受压力、温度的影响;c)传感器信号冗余(一台传感器输出二个信号,监视其比值;d)系数的长期稳定性(采取控制图确定)等。对于贸易储运交接计量,常配备在线校验装置,以便定期进行校验。生产厂使用说明书列举的仪表精确度为基本误差,现场应估算附加误差,现场误差应为两者的合成。
TUF的流量范围的选择对其精确度及使用期限有较大的影响。一般在工作时zui大流量相应的转速不宜过高。使用状况分连续工作和间歇工作两种,连续工作是指每天工作时间超过8小时,间歇工作是每天工作时间少于8小时。对于连续工作zui大流量应选在仪表上限流量的较低处,而间歇工作可选在较高处。一般连续工作是将实际zui大流量乘以1.4作为流量范围的上限流量,而间歇工作则乘以1.3。
如果仪表口径与工艺管道通径不一致时,则应以异径管和等径直管改装管道。
对于流速偏低的工艺管道,zui小流量成为选择仪表口径首先要考虑的问题,通常以实际zui小流量乘以0.8作为流量范围的下限流量,使其留有一定的裕量。若配有分段线性化功能的显示仪,在传感器流量下限值不能满足实际zui小流量时,应要求生产厂在实际zui小流量及其附近进行流量校验,将测得的仪表系数输入显示仪,这样就能既降低仪表的流量下限值,还能保持测量的精确度。
3、精确度等级
对于仪表精确度等级的要求要慎重,应该从经济角度来考虑,例如大口径输油(输气)管线的贸易结算仪表,经济上关系重大,在仪表上多投入是合算的。至于输送量不大或作为过程控制用只需中等精度水平即可,切忌盲目追求高精度。本安型防爆传感器适配安全栅型号及制造厂,核查防爆等级及批准文号等。若要显示质量流量(或标准状态下体积流量)要选配压力、温度传感器或密度仪表。TUF显示仪现已由以微处理器为基础可与上位计算机进行通信的流量计计算机所包括,该仪表在仪表功能及使用范围等都远超过老式涡轮流量显示仪。目前作为贸易计量的各类型流量计都趋向于配有直读式显示装置(如图6所示)。不但有总量计量的显示,还可附加补偿器(一台功能齐全的流量计算机)输出远传信号。
4、对流体的要求
TUF对流体的要求为洁净(或基本洁净)、单相或低粘度的,常用流体举例如下:一般流体,包括水、空气、氧气、高压氢气、牛奶、咖啡等;石油化工类:汽油、轻油、喷气燃料、轻柴油、石脑油、乙烯、聚乙烯、苯乙烯、液化气、二氧化碳及天然气;化学溶液类:氨水、甲醇、盐水等;有机液体:酒精、乙醚、苯、甲苯、二甲苯、丁二烯、四氯化碳、甲基胺、丙烯腈等;无机液:甲醛、酢酸、苛性钠、二硫化碳等。对于腐蚀性介质,使用材质选择要注意,含杂质多及磨蚀性介质不推荐使用。
5、对液体粘度的要求
液体TUF为粘度敏感的流量计,当液体粘度增大时,仪表系数的线性区变窄,下限流量增大,当粘度增加到一定数值时,甚至无线性区域。螺旋叶片的情况比直叶片要好的多。
对于液体,通常用水校验传感器,当精度为0.5级时,可在5×10-6mm2/s以下的液体而不必考虑粘度的影响。当流体粘度高于5×10-6mm2/s时,可用相当粘度的液体校验而不必作粘度修正。此外也可采取一些措施来补偿粘度的影响。如缩小使用范围度,提高流量下线值或仪表系数乘以雷诺数修正系数等。
粘度对仪表系数的影响与传感器结构类型及参数口径大小等有关。有几种粘度对仪表系数影响的表示方法:仪表系数与雷诺数的关系,在几种粘度下,仪表系数与输出频率的关系和仪表系数与输出频率除以运动年度的比值的关系等等。这些资料有的生产厂准备有,但并非所有的生产厂都有这些资料。
6、对气体密度的要求
气体TUF主要考虑流体密度对仪表系数的影响,密度的影响主要在低流量区域,如图14所示。密度的增大(即压力增大)使特性曲线直线部分向下限流量区域拓展,传感器的范围度扩大,线性度改善。若气体TUF在常压的空气中校验使用时被测介质工作压力不一样,其下限流量由下式计算
qvmin,qvamin-分别为压力p和压力pa(101.325kPa)下被测介质和空气的体积流量下限值,m3/h;
p,pa-分别为工作压力(绝压)和大气压(101.325kPa),kPa;
d-被测介质的相对密度,无量纲。
7、体积流量换算到质量流量
TUF测量的是实际体积流量,无论物料平衡或能源计量,介须测量介质流量(即标准状态下的体积流量)。
8、不宜选用TUF的场所
含杂质多的流体,如循环冷却水、河水、排污水、燃油等;流量急剧变化的场所,如锅炉供水系统、有空气锤的供气系统等;测量液体时,管道压力不高而流量又较大,仪表下游侧压力可能接近饱和蒸汽压,有产生气穴的危险,如液氨从高位槽靠位能自由流出,在排放口处就不宜安装;电焊机、电动机、有触点的继电器等的附近,存在严重电磁干扰的场所;上下游直管段长度严重不足,如轮船的机舱内;锅炉自动供水系统如频繁地起泵和停泵,对叶轮造成冲击,使传感器很快损坏;有腐蚀性或磨蚀性介质选型时应慎重,宜与制造厂联系咨询。
9、经济性
选用TUF用于高精确度场合,其经济因素应多方面考虑。仪表的购置费只是费用的一部分,还应考虑以下几方面的开支:安装用辅助设备费(如消气器、过滤器等)或旁路支管包括阀门等;校验费,为了保持高精度必须经常校验,甚至在现场安装一套在线校验装置,其费用相当可观;维护费,TUF的易损件更换用,他是保持高性能必需的。
10、选用步骤
a、确认可用的测量对象,如前所述。
b、选择型式。按流体物性选择,气体和液体分别用气体型和液体型,不能通用。在工作状态下液体粘度超过5mPa.s应选用高粘度型(国内尚无定型产品)。酸性腐蚀性液体选用耐酸型(国内尚无定型产品)。
按环境条件选择,按环境温度和湿度等选择合适仪表,如周围有爆炸易燃性气氛应选防爆型传感器。
按管道连接方式选择,传感器有水平和垂直两种安装方式。水平安装时与管道连接方式有法兰连接、螺纹连接和夹装连接。中等口径选用法兰连接,小口径和高压管道选用螺纹连接,夹装连接只适用于低压中小管径。垂直安装只有螺纹连接。
c、选择规格。按现场使用条件,如流量范围、管径、流体压力和温度、安装位置等和性能要求,如精确度、重复性、显示方式等参照制造厂选型样本或使用说明书选定具体规格型号,也有可能找不到合适的,只好另选其它流量计。
由于TUF类型规格繁多,特别是不同制造厂产品质量有差别,必须尽量搜集制造厂及有关标准等资料进行反复调查比较后再决定取舍。

 
 

 

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